将焦距f=20 cm的薄凸透镜沿正中切去宽度为α的一部分 如图(a)所示 再把余下的两部分粘合起来

大学本科 已帮助: 时间:2024-11-04 23:38:13

将焦距f=20 cm的薄凸透镜沿正中切去宽度为α的一部分,如图(a)所示,再把余下的两部分粘合起来,构成一粘合透镜。如图中,D=2 cm,在粘合透镜的中心轴上的一侧距透镜20 cm处,置一波长λ=500 nm的单色点光源P;在透镜的另一侧,置一垂直于中心轴线的屏.屏上观察到的干涉条纹的间距为△y=0.2 mm。
试求:(1)切去部分的宽度α为多少? (2)为获得最多的干涉条纹,屏应离透镜多远?
请帮忙给出正确答案和分析,谢谢!

难度:⭐⭐⭐

题库:大学本科,理学,物理学类

标签:透镜,条纹,宽度

参考解答

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463***100

2024-11-04 23:38:13

正确答案:×
解:(1)首先探讨粘合透镜的上半部分的成像。如图(b)所示,粘合透镜的中心轴线为OO,实线表示上半透镜,虚线表示的是未切割前整个透镜的其余部分,整块透镜的光轴为O'O'。半块透镜的成像规律与完整的透镜相同。这里,物点P置于粘合透镜的中心轴线上,即在透镜的光轴上方α/2处,离开透镜光心的水平距离恰好为透镜的焦距,那么,处于焦平面上的物点P发出的光线,经透镜折射后成为一束向一方倾斜的平行光束,它与O'O'的夹角为θ/2,其值近似为(α/2)/f',当透镜完整时,光束的宽度为(透镜的直径)×cos(θ/2)≈透镜的直径由于θ很小,故对于上半块透镜,光束的宽度为D/2。同理,P点发出的光线,经下半块透镜折射后,形成向上偏折的平行光束.根据对称性,它与O'O'轴成θ/2,宽度也为D/2。在透镜的右方,成为夹角为θ的两束平行光的干涉,如图(c)的斜线所示为干涉区可知干涉条纹的间距△y满足2△ysin(θ/2)=λ在θ很小的条件下,上式变为△yθ=λ(2)综上所述,干涉条纹的间距△y与屏离开透镜L的距离无关,这正是在两束平行光干涉的特定条件下成立,附带应申明的是屏应位于两束光的相干叠加区中才能观察到干涉条纹。由于条纹是等距的,显而易见,如图(e)所示,屏位于GH处可取得最多的干涉条纹。GH平面到透镜L的距离为

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